Los efectos de la calidad del agua de origen en los costos del tratamiento de agua potable: Una Revisión y Síntesis de Literatura Empírica

Los efectos de la calidad del agua de origen en los costos del tratamiento de agua potable: Una Revisión y Síntesis de Literatura Empírica

A B S T R A C T

Protección de cuencas, y mejoras asociadas in situ de calidad del agua, ha recibido atención considerable como un medio para mitigar los riesgos de salud y evitar los gastos en las plantas de tratamiento de agua potable (DWTP). Este estudio repaso la literatura que liga la calidad del agua de fuente a los gastos de DWTP. Para cada estudio, reportamos información sobre el enfoque de modelado, estructura de datos, definición de costos de tratamiento y calidad del agua, y métodos estadísticos. Luego extraemos elasticidades indicando el cambio porcentual en tratamiento de agua potable costos resultantes de un 1% de cambio en la calidad del agua. Cuarenta y seis elasticidades se obtienen para la calidad del agua diferentes parámetros tales como turbidez, carbono orgánico total (TOC), nitrógeno, carga de sedimentos y carga de fósforo. Se obtienen 29 elasticidades adicionales para la clasificación del uso de la tierra (por ejemplo, bosque, agrícola, urbana), que a menudo calidad del agua de fuente proxy. Los hallazgos indican intervalos relativamente grandes en las elasticidades estimadas de la mayoría de los parámetros y las clasificaciones del uso de tierra. Sin embargo, las elasticidades medias son más pequeñas y las gamas típicamente más estrechas para estudios que incorporaron variables de control consistentes con la teoría económica en sus modelos. Discutimos las implicaciones de estos hallazgos para un incentivo de la DWTP para participar en la protección del agua de origen y resaltar las brechas en la literatura.

1. Introducción

Diseño y operación de plantas de tratamiento de agua potable (DWTP) es basado en, entre otras consideraciones, el físico, químico, y características microbiológicas de su agua fuente. Dentro de los límites del diseño, DWTP responde a las declinaciones de la calidad del agua alterando los procesos de tratamiento (por ejemplo, tiempo de retención, dosificación química, etc.) para satisfacer agua potable estándares y objetivos de rendimiento. Declinamientos dramáticos en agua calidad, debido a severas floraciones de algas o a la presencia de cianobacterias, ocasionalmente pueden provocar paradas de plantas temporales y beber avisos de agua (Henry, 2013; Kansas Department of Health y Medio Ambiente, 2011; Snider, 2014). Cuando la contaminación de agua regularmente excede los umbrales de diseño, los DWTPs pueden adquirir nuevos activos de capital o desarrollar recursos hídricos alternativos (Hanson et al., 2016; Jones et al., 2007), que, a su vez, puede conducir a tasas de agua más elevadas para los consumidores. El efecto de la calidad reducida del agua de la fuente es así una potencial disminución del bienestar del consumidor y, a pesar de las paradas temporales, un incremento inequívoco en los costos de tratamiento. Estimaciones de estos los efectos de bienestar han sido incluidos en US Environmental Protection Evaluaciones de la Agencia (EPA) de las regulaciones de calidad del agua superficial (Griffiths et al., 2012).

Protección de la fuente de agua (SWP), definido ampliamente como acciones eso salvaguardar las condiciones de agua fuente de impactos adversos antes de la toma, ha recibido una creciente atención como parte de un enfoque multi-barrera para mitigar los riesgos sanitarios relacionados con el agua y evitar los costos de tratamiento. Para ejemplo, las enmiendas de 1996 al agua potable segura de la EPA Ley de financiación autorizada para los programas SWP y los estados requeridos para realizar las evaluaciones de las aguas de origen para determinar su susceptibilidad a contaminación (Tiemann, 2014). Adiciones recientes a California's Water Código establece las cuencas de origen como parte de una infraestructura de la DWTP; financiación para reparar las cuencas de origen también está disponible (Código de Agua de California §108.5, 2016). Además, literatura reciente indica que decenas de municipios están involucrados en actividades SWP (a veces referidos como fondos de agua o infraestructura natural), tales como adquisición y gestión de tierras, compensación a los propietarios de adoptar mejores prácticas de gestión y campañas de educación pública (Abell et al., 2017; Bennett y otros., 2014; Carpe Diem West, 2011; Dudley y Stolton, 2003; Gartner y otros., 2013; Herbert, 2007). Estas prácticas han sido, en algunos casos, ligados a reducciones en calidad de agua clave impedimentos, incluyendo turbidez, pesticidas y nutrientes, con el posteriormente se vinculan a concentraciones más bajas de algas y a una menor probabilidad de eventos de floración de algas y cianobacterias. Boston tiene un conocido Programa SWP. Desde la década de 1980, la ciudad ha emprendido extensos esfuerzos de gestión de cuencas, a un costo de 135 millones de dólares para la adquisición de tierras, para evitar el costo de construir y operar un

planta de filtración (Alcott et al., 2013). Como resultado, la ciudad ha mantenido una exención de la filtración bajo el tratamiento de agua superficial de EPA del US Regla. Otros ejemplos de los municipios dedicados a la SWP incluyen Nueva York, Denver, Salt Lake City, San Antonio, Santa Fe, y Seattle (Bennett y otros., 2014; Carpe Diem Oeste, 2011). Fuera de los Estados Unidos, SWP ha sido adoptado por ciudades tan diversas como Munich, Estocolmo, Sydney, Tegucigalpa, Tokio, y Victoria (Capital Regional District, 2017; Dudley y Stolton, 2003).

La noción de que el SWP es más rentable que el tratamiento tradicional procesos es común, pero la evidencia de benefitcost de alta calidad (BCAs) es limitada (Gartner et al., 2013; Herbert, 2007). La validez de estos análisis se basa parcialmente en tener un precisa comprensión de los vínculos entre ecosistemas, sistemas hidrológicos y Los DWTPs. Esta revisión, motivada para entender mejor estos vínculos y el para facilitar BCA, consolida evidencia disponible de estudios que utilicen funciones de coste, o enfoques relacionados, para cuantificar la relación entre las medidas de calidad del agua y del costo del tratamiento. A partir de estos estudios, extraemos elasticidades que indican cómo los costos responden al marginal cambio en calidad del agua. Luego se calculan las elasticidades medias para las principales medidas de calidad del agua. Discutimos las implicaciones de esta revisión para las decisiones del SWP y resaltar notables brechas en la literatura.

2. Marco Teórico

La teoría de la producción proporciona un marco general para la literatura de costes de tratamiento evitada (Varian, 1992). La mayoría de estudios que cuenta, independientemente de la estructura de datos o de los métodos estadísticos, relacione calidad de agua de fuente a los costos de tratamiento usando una función de costo o enfoque de la función de precio. Algunos estudios utilizan enfoques alternativos que a veces implícitamente, en el supuesto subyacente de minimización de costos inherentes a estas funciones. Aborda estos enfoques después. Aquí desarrollamos los modelos de función de coste y precio para un DWTP usando agua fuente no comprada.

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